如图(甲)所示的滑轮,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动。轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为m的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够
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如图(甲)所示的滑轮,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动。轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为m的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够
题型:不详
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如图(甲)所示的滑轮,它可以绕垂直于纸面的光滑固定水平轴O转动。轮上绕有轻质柔软细线,线的一端系一重物,另一端系一质量为m的金属杆。在竖直平面内有间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、EF,在QF之间连接有阻值为R的电阻,其余电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直。开始时金属杆置于导轨下端,将质量为M的重物由静止释放,重物最终能匀速下降。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好,已知重力加速度为g,忽略所有摩擦。
(1)重物匀速下降的速度v的大小是多少?
(2)对一定的磁感应强度B,重物的质量M取不同的值,测出相应的重物做匀速运动时的速度,可得出v-M实验图线。图(乙)中画出了磁感应强度分别为B
1
和B
2
时的两条实验图线,试根据实验结果计算B
1
和B
2
的比值。
(3)若M从静止到匀速的过程中一共下降的高度为h,求这一过程中R上产生的焦耳热。
答案
(1)
(2)
(3)
解析
试题分析:(1)金属杆达到匀速运动时,受绳子拉力F、金属杆的重力mg、向下的安培力F
A
。
则:
安培力
感应电流
感应 电动势
所以
(2)由(1)可得v-M的函数关系式
结合图线可知,斜率
所以
,
故:
=
(3)由能量关系,可得R上产生的焦耳热为:
将v代入可得:
或者:
点评:本题是电磁感应中能量问题,容易产生的错误是把整个回路产生的热量Q当成金属棒产生的热量.
举一反三
如图所示,ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l,其电阻可忽略不计,ac之间连接一阻值为R的电阻.ef为一垂直于ab和cd的金属杆,它与ad和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B,当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时,杆ef所受的安培力为( )
A.
B.
C.
D.
题型:不详
难度:
|
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如图所示,两根平行光滑导轨竖直放置,相距L=0.1 m,处于垂直轨道平面的磁感应强度B=10 T的匀强磁场中.质量m=0.1 kg、电阻为R=2 Ω的金属杆ab接在两根导轨间,在开关S断开时让ab自由下落,ab下落过程中始终保持与导轨垂直并与之接触良好,设导轨足够长且电阻不计,取g=10 m/s
2
,当下落h=0.8 m时,开关S闭合.若从开关S闭合时开始计时,则ab下滑的速度v随时间t变化的图象是图中的( )
A B C D
题型:不详
难度:
|
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两个带有中心轴的金属圆圈a和b,其上都有多根辐向金属条,现用两根金属导线分别将它们的中心轴与对方的边缘接触,整套装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中,如右图所示,不计一切摩擦.若圆圈a在外力作用下以恒定的角速度ω逆时针转动时,则圆圈b的转动情况是( )
A.逆时针转动
B.顺时针转动
C.圆圈b的角速度等于圆圈a的角速度ω
D.圆圈b的角速度小于圆圈a的角速度ω
题型:不详
难度:
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用均匀导线做成的正方形线圈边长为l,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以
的变化率增强时,则( )
A.线圈中感应电流方向为acbda
B.线圈中产生的电动势
C.线圈中a点电势高于b点电势
D.线圈中a、b两点间的电势差为
题型:不详
难度:
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两根相距L的足够长的金属直角导轨如右图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V
1
沿导轨匀速运动时,cd杆也正好以速度V
2
向下匀速运动.重力加速度为g.以下说法正确的是( )
A.ab杆所受拉力F的大小为μmg+
B.cd杆所受摩擦力为零
C.回路中的电流强度为
D.μ与V
1
大小的关系为
题型:不详
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|
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